工业机器人工作站系统集成课件(0618111204)

工业机器人系统集成
项目2 工业机器人搬运工作站系统集成
搬运、码垛工作是工业机器人常 见的工业应用，搬运机器人不仅能提 高生产效率，降低成本，更能提高产 品质量，减少不必要的损耗。搬运码 垛机器人用于重复性高、危险性高、 节拍快的加工行业，不仅可以节约人 力劳动成本，还能提高人工及设备的 安全性，为企业创造出更大的利润。
图2－1－5关节式搬运机器人
任务1 工业机器人搬运工作站的组成
知识准备
一、 搬运机器人系统
（二） 搬运机器人系统组成 工业机器人系统主要由工业机器人本体、控制器、连接线缆和示教器组成。示教器通过示教器线缆与机 器人控制器连接，工业机器人本体通过动力线缆和控制线缆与机器人控制器连接，机器人控制器通过电源线 缆与外部电源连接获取供电，如图2－1－6所示。
任务实施
搬运机器人的选型 搬运机器人的选型主要考虑工业机器人的承载能力、运动范围、精度、自由度、速度和防护等级等。 参见表2－1－1和2－1－2，综合考量平面码垛搬运工作站和立体仓储搬运工作站的产品特性以及工作 站的占地面积，选择机器人工作范围在580mm以内，荷重在3公斤以内，定位精度高的六自由度的小型机器 人作为搬运工作站的机器人本体。
任务1 工业机器人搬运工作站的组成
知识准备
二、 搬运机器人的外围设备
图2－1－7PLC控制系统的组成
任务1 工业机器ห้องสมุดไป่ตู้搬运工作站的组成
知识准备
二、 搬运机器人的外围设备
（二） 供料系统 供料系统把上料位置处的产品传送 到执行机构的取料位，以便于机器人搬 运。供料系统主要由输送线、定位机构 和检测到位传感系统等组件构成，如图2 －1－8所示。
任务1 工业机器人搬运工作站的组成

机器人控制器
用于控制机器人的运动轨迹、 姿态和速度，实现精确的位置
控制和轨迹跟踪。
运动学建模
通过建立机器人的运动学模型 ，实现对机器人末端执行器的 位置和姿态的精确计算和控制 。
动力学建模
基于机器人的动力学模型，实 现对机器人运动过程中的力矩 和动态特性的控制。
路径规划
根据实际需求，规划机器人的 运动轨迹，实现自动化作业。
3
新兴应用领域拓展
随着工业机器人工作站系统集成技术的不断发展， 新的应用领域将不断涌现，为企业带来新的发展 机遇。
感谢您的观看
THANKS
特点
具有高效、精准、可靠、可编程 等优点，能够大幅提高生产效率 和产品质量，降低生产成本和人 力成本。
工作站系统的应用领域
汽车制造
用于焊接、涂装、装配 等工艺流程，提高生产
自动化水平。
电子制造
用于装配、检测、包装 等环节，提高生产效率
及产品质量。
食品加工
用于包装、码垛、搬运 等环节，提高生产效率
及卫生安全。
集成化
随着工业物联网的普及，工业机器人工作站系统集成将更 加集成化，实现机器人与周边设备和系统的无缝对接，提 高生产协同效率。
市场发展前景
市场规模持续扩大
随着工业自动化程度的不断提高，工业机器人工作站系统集成的 市场规模将持续扩大，应用领域也将不断拓展。
技术创新推动市场发展
新的技术趋势将不断涌现，为工业机器人工作站系统集成带来更多 可能性，进一步推动市场发展。
工业机器人工作站系统集成
目录
• 工业机器人工作站系统集成概述 • 工业机器人工作站系统集成流程 • 工业机器人工作站系统集成技术 • 工业机器人工作站系统集成案例分析 • 工业机器人工作站系统集成发展趋势与展

工业机器人工作站系统集成技 术
工业机器人选型与配置
机器人类型选择
根据工作站需求，选择SCARA、Delta、6轴关节型等合适类型的 工业机器人。
机器人负载与速度
根据工作站所需搬运、加工等任务，确定机器人的负载和速度要求 。
机器人控制器与编程
选用与机器人匹配的控制器，并掌握常用编程语言进行编程。
工业机器人工作站布局规划
采用工业机器人进行车身焊接，提高焊接质量和 效率，降低工人劳动强度。
装配工作站
通过工业机器人实现汽车零部件的自动装配，提 高生产效率和产品质量。
检测工作站
利用工业机器人搭载视觉检测系统，对汽车零部 件进行尺寸、外观等质量检测，确保产品质量。
电子电气行业应用案例
SMT贴片机
01
采用工业机器人进行电子元器件的自动贴装，提高生产效率和
随着人机协作成为未来生产的重要模式，工业机器人需要与人 更加紧密地协作，实现安全、高效的共同作业。
数字化技术的不断发展为工业机器人的应用提供了更多可能性 ，如数字孪生、虚拟现实等技术将进一步推动工业机器人的发
展。
工业4.0背景下工业机器人工作站系统集成前景展望
高度自动化
在工业4.0的背景下，工业机器人工作站系统集成将实现 高度自动化，从原料到成品的整个生产过程将由机器人自 主完成。
编程方式
了解示教编程、离线编程和自主编程等编程方式，并分析其 优缺点。
工业机器人工作站程序结构与编程实例
程序结构
熟悉工业机器人工作站程序的基 本结构，包括程序头、主程序、 子程序、中断程序等。
编程实例
通过具体实例，学习如何编写工 业机器人工作站的搬运、焊接、 装配等典型应用场景的程序。
工业机器人工作站调试方法及技巧

图1-23 形状搜索模型登录 1
2 、视 觉 检 测 流 程 搭
建
实例：在[ 形状搜索Ⅲ]进行轮毂旋转角度的捕捉
图1-24 形状搜索模型登录2
图1-9 处理项目 图1-25 形状搜索模型登录3
2 、视 觉 检 测 流 程 搭
建
实例：在[ 形状搜索Ⅲ]进行轮毂旋转角度的捕捉
图1-26 形状搜索基准设定
图1-3 系统设置
视觉系统IP设定
图1-4 通信模块设定
1 、视 觉 系 统 通 信 工 作 流 程
通信模块种类 串行（以太网） 无协议（UDP）
无协议（TCP）
通信模块种类
无协议（TCP Client） 无协议（UDP）（Fxxx系列方式）
内容 通过以太网进行无协议通信 通过UDP通信方式与外部装置进行通信时选择 通过TCP通信方式与外部装置进行通信时选择 通过TCP客户端通信方式与外部装置进行通信时选择
图图1--9处处理理项项目目 图1-19 设置测量参数
2 、视 觉 检 测 流 程 搭 建
实例：[二维码] 参数设置
图1-20 结果设定
图1-9 处理项目 图1-21 输出参数
2 、视 觉 检 测 流 程 搭
建
实例：在[ 形状搜索Ⅲ]进行轮毂旋转角度的捕捉
图1-22 主界面形状搜索
图1-9 处理项目
1 2
图1-29 处理项目
3
图1-30 输出参数格式设 置
2 、视 觉 检 测 流 程 搭 建
1 2
3
图1-31 串 行数据表达式 设定
1 2
3 4
6
5
图1-32 串行数据输出格式
知识回 顾
本小节我们了解了场景的常用设计流程，知道了轮毂的二维码、形状等 设置方法。

夹具体装在主、被动侧接手上； 主动侧交流伺服电机经RV减速器驱动夹具体； 主动侧极限位装死挡铁； 被动侧轴中空，压力气体经活接头引入； 电源负极在弹簧作用下，从轴颈引入； 转轴前端装导线收集盘； 被动侧装两个极限开关。
PPT课件
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第四节 工作站的气控系统
气控工作原理 : 手控阀 三联件
两套双支点支承两套夹 具体。
H 型支架下方四个定 位气缸支承定位。
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（2）转台
交流伺服电机经减 速器和一对外齿轮 带动H型支架转动。
0°、180°位设两 套位置开关，超限 开关和死挡块。
导线及气管经转轴 中心孔引至H支架 处。
底座内装柔性链式 管路保护套。
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（3）双支点系统
备通信。
电气控制柜：控制除机器人控制内容之
外的其他对象，并协调工作站工作。
1. 主电路分析
合上工作站开关：电源指示灯 HL3 亮；
电气柜风扇 M1 工作。
SA2、SA3控制两个照明灯。
SA1经KM使其他设备带电。
220V：
供PLC电源
变压整流→直流24V→输入、输出模块
110V供电磁铁用电（经中间继电器控制）
本例选：M－K6SB型 选择可搬重量因素：
末端执行器净重 末端执行器重心偏移 机器人最大速度及惯性
选择工作空间因素：
满足作业范围要求 工件置于机器人的最佳作业位置
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二、机器人的传动与结构
传动示意：
S 轴：D1→R1
L 轴：D2→R2 U 轴：D3→R3 R 轴：D4→R4 B 轴：D5→R5 T 轴：D6→R6
7l轴电动机机器人下臂下端左侧与减速器输出盘连接右侧固连的小轴通过轴承支承在u轴连杆内减速器装在旋转体上极限位置安装极限挡块图右侧为u轴电动机减速器输出转盘与连杆连接下臂上臂拉杆和连杆构成平行四边形机构铰链中用园锥滚子轴承用闷盖调整轴承间隙并密封5r轴结构上臂前段用两圆锥滚子轴承支承于后段内

知识准备
二、 产品对象信息解析
（三） 工序要求 产品的生产工序关系到机器人工作站集成的方方面面。确定产品的生产工序对方案设计过程中设备 型号的选型设计等有着重要的作用。 1. 产品的加工工艺、工序。 2. 产品的材质、尺寸大小及特殊要求。
任务2 工业机器人系统集成方案解析
知识准备
二、 产品对象信息解析
任务2 工业机器人系统集成方案解析
知识准备
三、 集成工作站的设计思路
2. 打磨工艺 机器人打磨抛光本质上是在模仿人手做打磨抛光工作，其现场工艺往往决定了生产出的产品质量。因此， 设计人员对现场打磨抛光工艺的熟悉程度非常重要。 打磨对砂带的要求很高，且粗细比（砂带型号）搭配要合理，一般是按由粗到细的顺序。在生产中根据实 际情况来配置一套打磨机中砂带的条数，一般为2到4根。抛光时，抛光轮的选取同样重要，尤其是抛光轮的消 耗问题，通常使用麻轮进行粗抛，使用布轮进行精抛。整体要求表面无碰伤、刮伤、裂痕、夹伤、波浪皱纹等。 现场打磨抛光时，首先考虑的是打磨机和抛光机的设计，其次是夹具的设计，接着是上料台的设计，这些 设计都要注意干涉和稳定性问题。从机器人在上件台上夹取工件开始，到机器人夹取工件在打磨机、抛光机上 进行打磨抛光，分别进行粗磨、中磨、精磨、粗抛、精抛等，再到机器人将工件放在上件台上结束，整个过程 须连贯统一。
任务2 工业机器人系统集成方案解析
知识准备
三、 集成工作站的设计思路
（四） 工艺要求 系统集成工作站对于不同的工艺应用有不同的工艺要求，下面以焊接和打磨工艺为例进行简单的介绍。 1. 焊接工艺 机器人焊接的质量与其焊接方法有关，操作时需根据被焊工件的材质、牌号、化学成分、焊件结构类型及 焊接性能要求来确定。 首先要确定焊接方法，如埋弧焊、钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊等，焊接方法的种类非常多，只能根据 具体情况选择。确定焊接方法后，再制订焊接工艺参数，焊接工艺参数的种类各不相同，如弧焊主要包括焊丝 型号（或牌号）、直径、电流、电压、焊接电源种类、极性接法、焊接层数、道数和检验方法等。

工业机器人工作站系统集成 课件
• 工业机器人工作站系统集成概述 • 工业机器人工作站系统集成技术 • 工业机器人工作站系统集成案例分
析
• 工业机器人工作站系统集成发展趋 势与挑战
• 工业机器人工作站系统集成实践与 操作
01
工业机器人工作站系统集成概述
定义与特点
定义
工业机器人工作站系统集成是将 机器人工作站中的各个组成部分 进行优化组合，形成一个高效、 稳定、可靠的整体系统。
物流行业应用案例
总结词
物流行业是工业机器人工作站系统集成的另一个应用领域，主要用于自动化仓库管理、 货物搬运等工作。
详细描述
在物流行业中，工业机器人工作站系统集成可以实现高效、高精度的自动化搬运。例如 ，在自动化仓库管理中，机器人可以快速、准确地完成货物的上架、下架、分拣等工作 ，提高仓库管理效率和货物处理速度。在货物搬运中，机器人可以快速、准确地完成货
04
工业机器人工作站系统集成发展 趋势与挑战
技术发展趋势
智能化
随着人工智能技术的不断发展，工业机器人工作站系统集成将更 加智能化，能够自主完成更复杂的任务，提高生产效率。
模块化
为了便于维护和升级，工业机器人工作站系统集成将趋向于模块化 设计，不同功能模块可灵活组合，满足不同生产需求。
集成化
随着工业物联网的普及，工业机器人工作站系统集成将更加注重与 其他生产系统的集成，实现数据共享和协同作业。
THANKS
感谢观看
1 2 3
技术标准不统一
目前工业机器人工作站系统集成缺乏统一的技术 标准，导致不同厂商之间的产品互通性差，增加 了集成的难度。
安全问题
随着工业机器人工作站系统集成的智能化程度提 高，网络安全问题日益突出，需要加强安全防护 措施。

任务1 工业机器人数控加工工作站组成
知识准备
一、 数控加工的机器人分类
（一） 工业机器人与数控加工的集成 在生产作业中，工业机器人将毛坯从传送带或物料框中取出，放入规定位置由数控机床进行加工， 加工完成后，再将工件取出，并放入规定的成品物料框。在此过程中所用到的工业机器人我们称之为 “上下料机器人”，其编程较为简单，只要示教编程后再现就可以了。 在数控加工作业中，很多零件的结构往往十分复杂，需要进行多个工序进行加工，如加测、清洗、 打磨和装压等，工艺多的、复杂的自动化生产线还会将锻造、热处理和磨削等工艺设备进行集成。由于 自动化生产线集成了不同的设备，通常会使用关节式机器人、桁架式机械手以及自动物流等自动化设备 进行组合衔接，代替人工实现加工过程中的工件搬运、取件、装卸等上下料作业，以及工件翻转和工具 切换等功能，可实现毛坯到成品工件的全自动化加工。应用在数控加工中的多关节式工业机器人和桁架 式机械手都有其各自的特点。
目录
任务1 工业机器人数控加工工作站组成 任务2 数控加工集成工作站夹具设计 任务3 工业机器人数控加工工作站外围设备控制的连接 任务4 工业机器人机床上下料系统集成 任务5 工业机器人数控加工集成应用实训
任务1 工业机器人数控加工工作站组成
任务1 工业机器人数控加工工作站组成
任务描述
本任务通过简述常见的工业机器人数控加工工作站内机设备的组成、 分类和选型方法，学习在系统集成中，工业机器人数控加工工作站内机 器人及相关设备的选型方法。
任务1 工业机器人数控加工工作站组成
知识准备
一、 数控加工的机器人分类
2. 桁架式机械手 桁架式机械手是一种建立在直角X，Y，Z三坐标系统基础上，对工件进行工位调整，或实现工件的 轨迹运动等功能的全自动工业设备。其控制核心通过工业控制器（如PLC、运动控制、单片机等）实现， 通过控制器对各种输入（各种传感器、按钮等）信号的分析处理，做出一定的逻辑判断后，对各个输出 元件（继电器、电机驱动器、指示灯等）下达执行命令，完成X，Y，Z三轴之间的联合运动，以此实现 一整套的全自动作业流程，如图3－1－7所示。

任务描述
本任务通过简述常见的工业机器人检测分拣工作站内设备的组成、 分类和选型，学习在系统集成中，工业机器人检测分拣工作站的机器人 及检测系统和分拣系统的选型方法。
任务1 工业机器人检测分拣工作站的组成
知识准备
工业机器人检测分拣工作站是一种集成化的检测分拣系统，由工业机器人系统、PLC控制系统、检测 系统、分拣系统、供料系统以及集成工作台等组成，此系统的特点如下：
在工业领域中，串联式的5轴、6轴多关节工业机器人和并联式的Delta机器人较多用于检测分拣的应用中。
任务1 工业机器人检测分拣工作站的组成
知识准备
一、 检测分拣机器人的分类
（一） 关节式机器人 关节式机器人一般都有5～6轴的 自由度，适合于几乎任何轨迹或角度 的工作，可以自由编程，全自动化地 完成工作，从而提高生产效率。若配 合检测机构，能够很有效地完成检测 分拣工作，如图4－1－3所示。
知识准备
三、 分拣系统
将以上设备进行集成，可模拟机器人检测分拣工作站的布局，如图4－1－10所示。
任务1 工业机器人检测分拣工作站的组成
任务实施
检测分拣机器人主要是根据工作站的工艺要求，结合工业机器人的承载能力、运动范围、精度、自由度、 速度和防护等级等因素进行选型。
表4－1－1为检测分拣工作站被检测工件的信息，综合考量检测分拣工作站的工件特性、工艺要求以及 工作站的占地面积等因素，因此选择机器人工作范围在580mm左右、荷重在3kg左右、定位精度高的ABB IRB 120小型机器人作为检测分拣工作站的机器人本体（有6个自由度），如图4－1－11所示。
任务1 工业机器人检测分拣工作站的组成
知识准备
分拣作业属于流水线上不可或缺的环节，而分拣效率往往又影响着生产系统的进展。工业机器人检测分 拣系统就是用工业相机代替人眼去完成识别、检测、筛选等功能，使用工业机器人代替人手去完成抓取、放 置等功能。使用此系统可以代替人工完成条码字符、裂痕、形状颜色、表面涂层是否完整、凹陷等检测并进 行相应的分拣工作。使用视觉检测系统能够有效提高生产流水线的检测速度和精度，降低产品的次品率，降 低人工成本，同时防止因为人眼疲劳而产生的误判。基于机器视觉的机器人分拣系统有着高效率、低错误的 优势，同时可以保障分拣质量与工作卫生，如图4－1－2所示。

GetTool(numtoolnum)就是模块化后的 程序，其中当toolnum为1时，表示取夹爪工 具程序；当toolnum为2时，表示取打磨工具 程序。有了toolnum这个参数就可以扩大程 序的适用性，实现外部参数控制模块化程序。
4
知识拓展
FOUR
工具的安装与拆卸
练习1：依照学习的编程思路，设计放工具的模块化程序。 练习2：比较取工具与放工具的程序，思考是否可以将取工具的程序与放工具的程 序进行模块化。 练习3：当需要取的工具比较多时，工具有的放在正面，有的放在侧面时，该如何 编写程序？
安徽职业技术 学院
模块化程序设计的优点：
• 易设计：复杂问题化成简单问题 • 易实现：可以团队开发 • 易测试：可各自单独测试 • 易维护：可增加、修改模块 • 可重用：一个模块可参与组合不同程序
程序模块化的方法：
用多个实现相似功能的程序进行比较，找到相同及不同之处。将相同之处保留下来，将不同之处做数组等方法处 理。最后拼成一个带参数的例行程序，由参数的改变，实现不同功能的程序。
以工具快换的程序为例，比较取吸盘工具的程序和取打磨工具的程序。相同之处是起始点位，运动方式和信号指 令。不同之处是工具接触点位和偏移值。那么根据相同之处和不同之处就可以将两个程序模块化成一个取工具的程序。
3
任务实施
THREE
任务实施
工具的安装与拆卸
• 取夹爪工具和取打磨工具程序的编写
1°
2° • 确定参数 3° • 建立数组
ENDPROC
取打磨工具程序
工具的安装与拆卸
PROC gettool2() MoveJ T_1_Ready,v1000,fine,tool0; MoveL Offs(Tool_2,-120,0,20),v1000,fine,tool0; MoveL Offs(Tool_2,0,0,20),v200,fine,tool0; MoveL Tool_2,v50,fine,tool0; Reset QuickChange; WaitTime 1; MoveL Offs(Tool_2,0,0,20),v200,fine,tool0; MoveL Offs(Tool_2,-120,0,20),v1000,fine,tool0; MoveJ T_1_Ready,v1000,fine,tool0;